Tóm tắt các ứng dụng công nghệ màng siêu lọc

Tóm tắt Ứng dụng Công nghệ Màng Siêu lọc

Ứng dụng Công nghệ Siêu lọc (UF)

Nguyên lý hoạt động của Siêu lọc:

Siêu lọc (UF) là một công nghệ tách màng tiên tiến được phát triển trong những năm gần đây, chủ yếu do khoa học vật liệu thúc đẩy. Nó đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đô thị.

UF là một quá trình tách màng dựa trên áp suất, sử dụng khả năng lọc của vật liệu xốp để tách các chất dạng hạt ra khỏi chất lỏng và các thành phần hòa tan. Kích thước lỗ điển hình của màng siêu lọc dao động từ 0,01 đến 0,1 micron, cung cấp tỷ lệ loại bỏ cao đối với vi khuẩn, hầu hết các loại virus, keo và bùn. Kích thước lỗ danh nghĩa càng nhỏ thì tỷ lệ loại bỏ càng cao. Màng siêu lọc thường được làm từ vật liệu polyme cao, chủ yếu có bản chất kỵ nước, mặc dù chúng có thể được sửa đổi để tăng cường tính ưa nước. Quá trình này hoạt động ở nhiệt độ môi trường, không có sự thay đổi pha và không gây ô nhiễm thứ cấp.

Màng siêu lọc sử dụng vật liệu polyvinylidene fluoride (PVDF), có cấu trúc sợi rỗng hai lớp. Màng siêu lọc PVDF thường có kích thước lỗ danh nghĩa nhỏ nhất, loại bỏ hiệu quả hầu hết các hạt, vi khuẩn (tỷ lệ loại bỏ 4-log), hầu hết các loại virus và keo. Mặc dù kích thước lỗ nhỏ, độ xốp cao của chúng cho phép UF đạt được thông lượng tương đương với vi lọc, khiến nó trở thành một lựa chọn tốt hơn trong hầu hết các trường hợp.

Siêu lọc sử dụng cấu trúc áp suất bên ngoài, giúp ngăn ngừa tắc nghẽn, cung cấp khả năng bám bẩn cao hơn, diện tích lọc lớn hơn và dễ dàng vệ sinh hơn. Chế độ lọc có thể được thay đổi từ dòng chảy ngang sang dòng chảy bế tắc, với dòng chảy sau cung cấp mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, áp suất vận hành thấp hơn và do đó chi phí vận hành thấp hơn. Tuy nhiên, lọc dòng chảy ngang phù hợp hơn để xử lý chất lỏng có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao hơn. Việc lựa chọn chế độ vận hành phụ thuộc vào hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước cấp.

UF thường hoạt động ở chế độ dòng chảy không đổi, với áp suất xuyên màng (TMP) tăng dần theo thời gian. Rửa ngược hoặc cọ rửa bằng khí thường xuyên có thể loại bỏ lớp bám bẩn, trong khi chất diệt khuẩn hoặc các chất tẩy rửa khác có thể kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật và loại bỏ các chất ô nhiễm hiệu quả hơn.

Trong xử lý nước, UF được sử dụng để làm sạch nước bằng cách loại bỏ các hạt mịn, keo, vi khuẩn, virus, nội độc tố, protein và các hợp chất hữu cơ phân tử cao.

Ưu điểm và Nhược điểm của Siêu lọc

Ưu điểm và Tính năng của Siêu lọc

• Tuổi thọ dài:Màng UF được làm từ vật liệu PVDF được thiết kế đặc biệt, với các sửa đổi ưa nước, có đặc tính chống oxy hóa tuyệt vời, độ bền mỏi, khả năng chống bám bẩn và tuổi thọ dài.

• Chất lượng nước cao:Độ chính xác lọc trung bình của UF là 0,03 µm, với áp suất điểm bọt cao. Tỷ lệ loại bỏ vi khuẩn của nó đạt 6-log, cung cấp chất lượng nước tốt hơn.

• Khả năng ứng dụng rộng rãi:Cấu trúc áp suất bên ngoài và thiết kế phân phối nước được cấp bằng sáng chế của UF cho phép hàm lượng chất rắn lơ lửng cao hơn trong nước cấp, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng có chất lượng nước kém, đồng thời đảm bảo tỷ lệ thu hồi nước cao.

• Chi phí vận hành thấp:Hệ thống UF áp suất bên ngoài sử dụng phương pháp làm sạch hỗn hợp không khí-nước tiết kiệm chi phí để duy trì thông lượng ổn định lâu dài, tiết kiệm các chất tẩy rửa hóa học.

Các ứng dụng chính của Siêu lọc

Siêu lọc chủ yếu được ứng dụng trong ba lĩnh vực: ứng dụng công nghiệp, quy trình thực phẩm và sinh hóa, và nước uống. Những điều này sẽ được trình bày chi tiết dưới đây.

1. Ứng dụng công nghiệp:Siêu lọc trong các quy trình công nghiệp có thể được chia thành ba loại:

   • (1) Tập trung

   • (2) Tách các chất tan phân tử nhỏ

   • (3) Phân đoạn các chất tan phân tử lớn.

   Hầu hết các ứng dụng công nghiệp đều thuộc về tập trung. Các phương pháp có thể được sử dụng để tách các chất tan phân tử nhỏ kết hợp với các phân tử lớn. Ví dụ, việc tách canxi tự do và protein liên kết canxi là một trường hợp. Việc tách các chất tan phân tử nhỏ, chẳng hạn như khử muối và trao đổi ion, có thể được thực hiện thông qua siêu lọc một mình hoặc kết hợp với thẩm tách. Phân đoạn chất tan phân tử lớn có thể đạt được bằng cách sử dụng màng có các giá trị cắt phân tử khác nhau hoặc bằng cách kết hợp nhiều đơn vị UF với các giá trị cắt giảm dần.

   Các ứng dụng công nghiệp bao gồm:

   • Thu hồi sơn điện di

   • Thu hồi nước thải dầu

   • Xử lý nước thải kim loại nặng

   • Các ứng dụng công nghiệp khác

2. Thu hồi sơn điện di:Trong quá trình phủ điện di kim loại, các vật kim loại tích điện được nhúng trong một bể có sơn tích điện trái dấu, tạo thành một lớp phủ đồng đều trên bề mặt kim loại. Sau đó, sơn được rửa sạch. Để bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng, UF được sử dụng để giữ lại nhựa polyme và các hạt sắc tố, cho phép muối vô cơ, nước và dung môi đi qua. Các thành phần được giữ lại được trả lại bể sơn điện di.

3. Thu hồi nước thải dầu:Nhũ tương dầu-nước được sử dụng rộng rãi trong gia công kim loại, đặc biệt là trong các quy trình cắt và mài. UF có thể tách dầu ra khỏi nước thải một cách hiệu quả vì sức căng bề mặt giữa dầu và nước ngăn các giọt dầu đi qua màng. Nước thải lọc thường chứa nồng độ dầu dưới 10g/m³, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải. Chất lỏng cô đặc có thể chứa 30%-60% dầu và có thể được sử dụng để đốt hoặc các ứng dụng khác.

4. Xử lý nước thải kim loại nặng:Siêu lọc tăng cường micelle (MEUF) là một sự phát triển gần đây kết hợp UF với công nghệ chất hoạt động bề mặt. Bằng cách thêm chất hoạt động bề mặt trên nồng độ micelle tới hạn của chúng, các đầu kỵ nước của micelle bẫy các cation kim loại và màng UF có giới hạn cắt phân tử nhỏ hơn micelle có thể loại bỏ hiệu quả các ion kim loại.

   MEUF có thể tách hiệu quả các ion như Cd²⁺, Zn²⁺ và Pb²⁺ với hiệu quả loại bỏ cao và có thể áp dụng để xử lý nước thải có ion kim loại. Tuy nhiên, MEUF không phù hợp với nồng độ ion kim loại thấp.

5. Các ứng dụng công nghiệp khác:

   • Sản xuất nước tinh khiết cho điện tử:UF được sử dụng để loại bỏ keo, hạt và vi khuẩn để sản xuất nước có độ tinh khiết cao, cần thiết cho các ngành công nghiệp như sản xuất chất bán dẫn.

   • Xử lý nước thải trong ngành công nghiệp thực phẩm:UF được sử dụng để xử lý nước thải có chứa tinh bột và enzyme trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.

   • Xử lý chất lỏng giặt len:UF có thể được sử dụng để xử lý chất lỏng giặt có chứa mỡ len nhũ hóa.

   • Xử lý nước thải nhà máy giấy:UF được sử dụng để tách và cô đặc lignosulfonate trong nước thải nhà máy giấy.

1. Ngành công nghiệp sữa (Chế biến whey):Siêu lọc được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sữa, đặc biệt là trong quá trình chế biến whey. Bằng cách cô đặc whey, UF có thể tách protein, tạo ra bột whey có thể được sử dụng làm chất thay thế cho bột sữa gầy trong các sản phẩm nướng. Siêu lọc cũng có thể tạo ra các sản phẩm giàu protein cho thức ăn trẻ em, với việc loại bỏ lactose.

2. Làm trong nước ép:UF được sử dụng để làm trong nước ép trái cây tươi, chẳng hạn như nước ép táo, thường chứa pectin và các hợp chất khác. Phương pháp này làm giảm nhu cầu về enzyme, đất sét và gelatin, tiết kiệm vật liệu, nhân công và thời gian. Chất lượng của nước ép cũng được cải thiện và thời hạn sử dụng của nó được kéo dài do loại bỏ vi sinh vật.

3. Chiết xuất albumin huyết thanh:UF được sử dụng để tách albumin huyết thanh khỏi huyết tương trong một quy trình nhiều bước. Albumin được lọc bằng màng UF với các giá trị cắt phân tử khác nhau, giúp cô đặc và tinh chế albumin huyết thanh.

Kết luận

Công nghệ siêu lọc (UF) là một kỹ thuật tách màng linh hoạt và hiệu quả, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm xử lý nước, thực phẩm và đồ uống, dược phẩm, v.v. Khả năng loại bỏ các hạt mịn, vi khuẩn, virus và các chất gây ô nhiễm khác của nó khiến nó trở thành một công cụ vô giá trong việc đạt được chất lượng nước cao, làm sạch nước thải và nâng cao các quy trình công nghiệp.